專利名稱：基于變頻調(diào)速系統(tǒng)的交通流視頻檢測標定方法
技術領域：
本發(fā)明屬于交通流視頻檢測技術領域。
背景概述交通流信息的檢測是交通規(guī)劃的基礎。當前，許多大學、公司和科研院所都在研究視頻交通流檢測技術，并且有很多產(chǎn)品已經(jīng)投放了市場。但是到目前為止，國內(nèi)外基本上還沒有相應的檢測設備或裝置。對基于視頻的交通流檢測設備進行標定，常見的方法是將交通流檢測設備拿到現(xiàn)場進行檢測，然后再和人工檢測到的數(shù)據(jù)進行比較，以此來確定該交通流檢測設備性能的優(yōu)劣。但是由于缺少可參照的標準環(huán)境，測試結果之間沒有可比性，不能準確地比較產(chǎn)品性能的優(yōu)劣。而且這種方法還存在許多其它缺點，比如說費用高、檢測時間長、妨礙路面交通，以及路況條件難以控制等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提提供一種交通流視頻檢測設備標定用的方法。
本發(fā)明的特征在于，該方法依次含有以下步驟步驟(1)，初始化在計算機內(nèi)設置變頻器的初始化字符、控制字符，在變頻器組的每一個變頻器內(nèi)接收初始化字符和控制字符，所述初始化字符和控制字符的數(shù)據(jù)格式相同，每一個變頻器控制一臺變頻電機，由每個變頻電機帶動一條同步傳送帶，且每條同步傳送帶上按不同密度裝有相同比例的汽車模型，以此來模擬一條車道，從而形成一個可控的多車道的檢測環(huán)境；步驟(2)，計算機通過接口設備按設定的地址向每個變頻器發(fā)送所述初始化字符，在所述初始化字符內(nèi)包含有變頻器的地址及變頻器的初始化命令字符；步驟(3)，計算機判斷是否收到變頻器的應答數(shù)據(jù)若未收到，按通信出錯處理，從新發(fā)送；若收到，執(zhí)行下一步驟；步驟(4)，計算機向每個變頻器發(fā)送所述控制字符，使變頻器按照設定的頻率值輸出，從而驅(qū)動相應的變頻電機運轉，在所述控制字符內(nèi)包含有變頻器的地址及設定的變頻器的輸出頻率值；步驟(5)，計算機判斷是否收到變頻器的應答數(shù)據(jù)若未收到，按通信出錯處理，從新發(fā)送；若收到，執(zhí)行下一步驟；步驟(6)，計算機判斷為每個變頻器所控制的變頻電機設定的給定轉速與包含在該應答數(shù)據(jù)中變頻電機的實際轉速之差是否在設定的轉速誤差范圍內(nèi)，并據(jù)此決定是否對變頻電機的轉速進行調(diào)節(jié)，當需要調(diào)節(jié)時，便向該變頻器發(fā)送控制字符，控制結束。
在所述步驟(1)之后，還有一個如下用于控制車模在同步傳送帶上產(chǎn)生不同方向陰影的步驟計算機選擇照射在所有車道上共用的一個光源，給定發(fā)光強度后，通過接口發(fā)送給一個多路光源控制器，由該多路光源控制器控制相應的光源，按給定的光強發(fā)光，并把車道上相應于該光源的照度檢測值反饋給多路光源控制器，再由多路光源控制器按給定的光強設定值對該光源進行再調(diào)節(jié)。
根據(jù)該方法我們設計并制作了一臺實驗裝置，在該實驗裝置的基礎上我們做了某個車道車流量精度分析的實驗，其部分實驗數(shù)據(jù)及精度分析請見表1。
表1 不同速度流量精度分析

通過實驗得出我們初步設計的實驗裝置在中速時精度較高，低速和高速時精度較低，基本上達到了對基于視頻的交通流檢測設備進行標定的目的。另外我們還可通過給電機增加光電編碼器的方法來進一步增加系統(tǒng)的精度。


圖1交通流視頻檢測標定裝置外觀圖。
圖2交通流視頻檢測標定方法系統(tǒng)組成框圖。
圖3多路光源控制基本原理框圖。
圖4本發(fā)明的程序流程圖。
具體實施例方式
該標定方法主要由變頻調(diào)速系統(tǒng)和可控光源系統(tǒng)組成，通過變頻調(diào)速系統(tǒng)模擬雙向四個車道的交通狀況，并采用集中控制的方式獨立控制每條道路上的車速和車流量；通過可控光源系統(tǒng)來產(chǎn)生車模在不同方向的陰影，以此來提供一個標準的檢測環(huán)境，對視頻交通流檢測設備的性能進行評估。該方法的核心是通過變頻調(diào)速系統(tǒng)和可控光源系統(tǒng)為基于視頻的交通流檢測設備提供一個標準的測試平臺，而不是為了模擬某個具體的道路。圖1是該方法的基本外觀圖。
變頻調(diào)速系統(tǒng)部分采用在每條道路上固定多種相同比例汽車模型的方法(傳送帶模擬的路寬和車模的比例大小一致)，且每條道路上的車模的數(shù)量不一、車型不一，盡可能通過車型的多樣化、大小、形狀來模擬實際情況。另外，一方面采用帶有減速箱的變頻電機，另一方面采用具有同步功能的傳送帶(同步帶)，來提高系統(tǒng)的精度。
可控光源系統(tǒng)部分采用沿著道路方向(圖1中的方向1)、垂直道路方向(圖1中的方向3)，以及兩個與道路交叉方向(圖1中的方向2、方向4)的方式、均勻分布17個光源。并通過集中控制的方式對所有光源進行集中控制，同一時刻只能有一個光源發(fā)光，且每個光源的光強可控，以此來產(chǎn)生車模在不同方向上的陰影。
為了更易于理解整個系統(tǒng)的組成，我們畫出了交通流視頻檢測標定方法的系統(tǒng)組成框圖，請見圖2。
該方法中可控光源系統(tǒng)部分通過計算機的串口2和多路光源控制器相連。其基本工作原理是先通過計算機選擇光源，再輸入讓該光源發(fā)光的強度，然后將數(shù)據(jù)送給多路光源控制器，由多路光源控制器控制相應的光源按照給定的光強發(fā)光。最后再由多路光源控制器將反饋回來的照度值和輸入的照度值進行比較，然后再對光源的強度在一定的誤差范圍內(nèi)進行微調(diào)。其基本的工作原理請見圖3。
該方法中的變頻調(diào)速系統(tǒng)部分，對變頻器進行設置時必須給每個變頻器分配一個獨立的地址，然后通過計算機的串口1，采用RS-232到RS-485轉換器，對四個變頻器進行集中控制。我們采用VB6.0編寫的控制程序，其基本工作過程是運行程序后先初始化通信控件，設定波特率為9600bit/s，偶校驗，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位(這里設置的數(shù)據(jù)格式應和變頻器中設置的數(shù)據(jù)格式一致)；然后由計算機根據(jù)每個變頻器不同的地址發(fā)送初始化字符，我們采用的是西門子的MM440變頻器，其初始化字符格式為047E(16進制格式)；當計算機收到該變頻器的應答數(shù)據(jù)后，再進行下一步操作，若沒有收到應答數(shù)據(jù)，就認為通信出錯，由計算機再重新發(fā)送初始化字符，直到收到應答數(shù)據(jù)；接著由計算機向該變頻器發(fā)送讓變頻電機按照設定速度運行的頻率值，不同的頻率對應不同的轉速；然后再由計算機判斷是否收到該變頻器的應答數(shù)據(jù)，若沒有收到應答數(shù)據(jù)，就認為通信出錯，由計算機再重新向該變頻器發(fā)送設定的頻率值，直到收到應答數(shù)據(jù)；接著由計算機對收到的應答數(shù)據(jù)進行分析、處理，以此來判斷變頻電機的運行狀態(tài)，若運行狀態(tài)不正?？赏Ｖ惯\行。另外，西門子MM440變頻器控制電機停止的控制字符和初始化時的格式一致，只要再重新發(fā)送初始化控制字符，就可讓電機停止運行。其基本流程圖請見圖4。
針對國內(nèi)外在該領域的現(xiàn)狀，我們率先提出基于變頻調(diào)速系統(tǒng)的交通流視頻檢測標定方法。該方法采用變頻調(diào)速技術模擬雙向四車道的道路，在每條車道上固定有不同密度的汽車模型，并通過集中控制的方式精確地控制每個車道上的車模速度及車流量，達到在實驗室的情況下模擬雙向四車道的交通狀況，為視頻交通流檢測設備提供一個標準的檢測環(huán)境，這樣就可以對基于視頻的交通流檢測設備進行標定，以此來對各個視頻交通流檢測設備的性能進行評測。另外，該方法又采用可控光源技術控制不同方向的光源，且光強可控，以此來模擬車行使在道路上時產(chǎn)生的不同方向的陰影，從而增加視頻交通流檢測設備檢測時的復雜度。該方法具有檢測時間短、費用低、路況條件可控等優(yōu)點。
權利要求
1.基于變頻調(diào)速系統(tǒng)的交通流視頻檢測標定方法，其特征在于，該方法依次含有以下步驟步驟(1)，初始化在計算機內(nèi)設置變頻器的初始化字符、控制字符，在變頻器組的每一個變頻器內(nèi)接收初始化字符和控制字符，所述初始化字符和控制字符的數(shù)據(jù)格式相同，每一個變頻器控制一臺變頻電機，由每個變頻電機帶動一條同步傳送帶，且每條同步傳送帶上按不同密度裝有相同比例的汽車模型，以此來模擬一條車道，從而形成一個可控的多車道的檢測環(huán)境；步驟(2)，計算機通過接口設備按設定的地址向每個變頻器發(fā)送所述初始化字符，在所述初始化字符內(nèi)包含有變頻器的地址及變頻器的初始化命令字符；步驟(3)，計算機判斷是否收到變頻器的應答數(shù)據(jù)若未收到，按通信出錯處理，從新發(fā)送；若收到，執(zhí)行下一步驟；步驟(4)，計算機向每個變頻器發(fā)送所述控制字符，使變頻器按照設定的頻率值輸出，從而驅(qū)動相應的變頻電機運轉，在所述控制字符內(nèi)包含有變頻器的地址及設定的變頻器的輸出頻率值；步驟(5)，計算機判斷是否收到變頻器的應答數(shù)據(jù)若未收到，按通信出錯處理，從新發(fā)送；若收到，執(zhí)行下一步驟；步驟(6)，計算機判斷為每個變頻器所控制的變頻電機設定的給定轉速與包含在該應答數(shù)據(jù)中變頻電機的實際轉速之差是否在設定的轉速誤差范圍內(nèi)，并據(jù)此決定是否對變頻電機的轉速進行調(diào)節(jié)，當需要調(diào)節(jié)時，便向該變頻器發(fā)送控制字符，控制結束。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于變頻調(diào)速系統(tǒng)的交通流視頻檢測標定方法，其特征在于，在所述步驟(1)之后，還有一個如下用于控制車模在同步傳送帶上產(chǎn)生不同方向陰影的步驟計算機選擇照射在所有車道上共用的一個光源，給定發(fā)光強度后，通過接口發(fā)送給一個多路光源控制器，由該多路光源控制器控制相應的光源，按給定的光強發(fā)光，并把車道上相應于該光源的照度檢測值反饋給多路光源控制器，再由多路光源控制器按給定的光強設定值對該光源進行再調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明涉及交通流視頻檢測技術領域，其特征在于，該方法使用多個變頻器控制多個變頻電機，以帶動按不同密度分布在受變頻電機控制的各同步傳送帶上的車模作勻速運動(速度可調(diào))，并且各個變頻器受控于一個計算機，以此來模擬多車道的交通流；該方法還用一個受所述計算機控制的多路光源控制系統(tǒng)，來產(chǎn)生車模在不同方向上形成的陰影，以增加基于視頻的交通流檢測設備檢測時的復雜性。本方法可用于模擬多車道的檢測環(huán)境，供基于視頻的交通流檢測設備作標定之用，其交通流的控制精度小于±4‰。
文檔編號G05B19/02GK1885219SQ20061008938
公開日2006年12月27日 申請日期2006年6月23日 優(yōu)先權日2006年6月23日
發(fā)明者姚丹亞, 卞正防, 張毅 申請人:清華大學